燃料電池及其前景展望-資料下載頁
2025-08-04 17:10本頁面
【正文】 用于SOFC的氧離子導(dǎo)體主要有螢石相結(jié)構(gòu)的ZrO2基、CeO2基、Bi2O3基材料和鈣鈦礦型 結(jié)構(gòu)的LaGaO3基材料等?！ 〕巳剂想姵氐囊话銉?yōu)點外，SOFC還具有以下特點：對燃料的適應(yīng)性強(qiáng)，能在多種燃料包括碳基燃料的情況下運(yùn)行；不需要使用貴金屬催化劑；使用全固態(tài)組件，不存在對漏液、腐蝕的管理問題；積木性強(qiáng)，規(guī)模和安裝地點靈活等。這些特點使總的燃料發(fā)電效率在單循環(huán)時有潛力超過60％，而對總的來說體系效率可高達(dá)85％，SOFC的功率密度達(dá)到1MW／M3，對塊狀設(shè)計來說有可能高達(dá)3MW／M3。事實上，SOFC可用于發(fā)電、熱電回用、交通、空間宇航和其他許多領(lǐng)域，被稱為21世紀(jì)的綠色能源。 SOFC今后的研究開發(fā)主要集中在以下幾個方面： 新型電極材料和其他電池構(gòu)件的開發(fā)?！ ⌒揎桽OFC的其他部件，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)達(dá)到最佳化，以配合燃料電池的中溫操作；開發(fā)中溫條件下有一定活性同時與電解質(zhì)在性能上相匹配的電極材料；改善電極的微結(jié)構(gòu)。其中納米電極是一個可行的路線。它顆粒小，可增加三相界（催化活性中心）的長度和電極／電解質(zhì)的接觸面積，大大降低了界面電阻；也可降低電極厚度，使氣體更容易擴(kuò)散到三相界面處，減小由于電極濃差極化造成的電池效率的降低?！ ≠|(zhì)子導(dǎo)體及質(zhì)子－離子混合導(dǎo)體電解質(zhì)的開發(fā)。 由質(zhì)子導(dǎo)體作電解質(zhì)，水將在氧化劑的一側(cè)產(chǎn)生，因此將不會出現(xiàn)用氧離子導(dǎo)體作電解質(zhì)那樣，經(jīng)過燃料電池反應(yīng)后須將水從燃料中除去。當(dāng)使用甲烷等碳?xì)錃怏w時，只有這些燃料熱解得到的氫可認(rèn)為是質(zhì)子導(dǎo)體燃料電池的燃料，而其余部分可作為有用的重整產(chǎn)物而保留下來，例如乙烷經(jīng)電池反應(yīng)重整后可得到乙烯。某些電化學(xué)反應(yīng)必須使用質(zhì)子導(dǎo)體材料。如：工業(yè)中H2S廢氣用這種燃料電池來處理，可以在發(fā)電的同時，得到有用的副產(chǎn)品S2 。 研究質(zhì)子傳導(dǎo)的機(jī)理并開發(fā)在中溫下具有足夠電導(dǎo)率的質(zhì)子導(dǎo)體?！ ∵@是一個很有希望的研究方向。應(yīng)該說，質(zhì)子－離子混合導(dǎo)體是一種嶄新的固體電解質(zhì)，尋找這種材料本身就是一個新的挑戰(zhàn)，這對于深化我們設(shè)計新型SOFC，具有特別重要的意義?！ ⌒赂拍詈托路椒ā！ ∽罱霈F(xiàn)的單腔體燃料電池就是一個新的概念。盡管它還有很多的缺點，但它卻不失為一個有意義的研究方向。其主要意義還在于對我們今后進(jìn)行的電池的設(shè)計，給予了有益的啟發(fā)。對于電極材料結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的電極大多數(shù)為不對稱電極，即陰極和陽極所使用的材料不同。如果使用對稱電極，電池的性能將會如何？這就值得研究。對于電池的制備方法，目前采用的方法大多昂貴，成品率低。開發(fā)研究軟化學(xué)制備路線，引入溫和條件的材料制備方法，勢必具有較強(qiáng)的競爭力。
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